野外大尺度岩石模拟结构面表面的材料及制作工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种野外大尺度岩石模拟结构面的选用材料的配方及工艺，适用于野外采集岩石结构面的表面形态，通过该种制作工艺，能够在各种工程中模拟出结构面，这对结构面抗剪强度等工程设计参数的确定有重大的意义。
【背景技术】
[0002]岩体由岩块和结构面组合而成，野外调查发现，工程岩体的失稳破坏源自结构面，工程岩体的破坏机制在很大程度上受结构面控制。岩体结构面抗剪强度是工程岩体稳定性评价和制订加固处理方案的关键参数。直剪试验是获取结构面抗剪强度参数最直接的方法，也是一种传统的方法，而室内模型试验由于能够模拟结构面所处的地质环境、荷载作用方式及破坏特征等方面的优势而成为岩石结构面力学性质研宄的重要手段。但作为模型试验的原样模型(原岩结构面，用于室内模型试样的表面形态模拟)，其现场取样的成本高，运输困难，试验周期长，较难实现大量不同表面形态模型的试验需要。由于影响岩石结构面抗剪强度的主要因素是岩石表面起伏形态，如果能找到一种替代品，无需进行野外的大尺度岩石结构面采样，即可模拟岩石结构面的表面起伏形态，然后将该替代品作为模型试验的原样模型，间接用于室内模型试样，是当前工程界亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]为了解决现有岩石结构面试样制作方法需野外采样，成本高、周期长的不足，本发明提供一种野外大尺度岩石模拟结构面表面的材料及制作工艺，能较好的模拟岩石的表面形态。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种野外大尺度岩石模拟结构面表面的材料，包括聚硅氧烷，交联剂、填料、增塑剂、偶联剂和催化剂，各个原料组份的重量百分比为:聚硅氧烷20 - 30% ;交联剂:8 -11% ;填料:6 — 10% ;增塑剂:45 - 60% ;偶联剂:3-5% ;催化剂:0.1 - 0.5%0
[0006]优选地，所述填料为气相二氧化硅或碳酸钙；
[0007]优选地，所述增塑剂为二甲基硅油；
[0008]优选地，所述催化剂为二丁基二月硅酸锡；
[0009]优选地，所述交联剂为甲基硅烷、氨基硅烷。
[0010]偶联剂为娃烧偶联剂。
[0011]一种野外大尺度岩石模拟结构面表面的材料的制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤:
[0012](I)选料:聚硅氧烷，交联剂、填料、增塑剂、偶联剂和催化剂的重量百分比为??聚硅氧烷20 — 30% ;交联剂:8 — 11% ;填料:6 — 10% ;增塑剂:45 - 60% ;偶联剂:3_5% ；催化剂:0.1 — 0.5%。
[0013](2)将聚硅氧烷作为基础胶料通过第一加料口加入双螺杆挤出机，制成第一重材料；
[0014](3)向第一重材料中加入交联剂和偶联剂，在双螺杆挤出机中搅拌混合，制成第二重混合材料；
[0015](4)之后从第二加料口中加入填料，使填料和第二重混合材料在双螺杆挤出机混合搅拌，制成第三重混合材料。
[0016](5)对制成的第三重混合材料，进行真空，抽气处理，并紧接之后加入增塑剂和催化剂，制成半成品，进行冷却，压缩形成模拟材料，并将模拟材料保存在真空装置内。
[0017]优选地，所述填料为气相二氧化硅、碳酸钙；
[0018]优选地，所述增塑剂为二甲基硅油；
[0019]优选地，所述催化剂为二丁基二月硅酸锡；
[0020]优选地，所述交联剂为甲基硅烷或氨基硅烷。
[0021]所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0022]本发明的技术构思为:由于野外的岩石结构面均具有一定的倾角，为了使模拟材料在倾斜的角度上复制岩石结构面表面形态，因此该模拟材料解决的第一个问题为，要求该材料具有较好的粘滞性，即能够较好的黏贴在岩石结构面的表面。此外，为了不破坏野外的原岩结构，模拟材料在模拟过程中，不能与岩石发生化学反应，且能够自由的剥落，该材料还要具有较好的可塑性。由于该模拟材料在模拟野外的岩石表面形态后，将作为室内模型试件制作的底膜(即替代原岩结构面，为室内模型试样提供与原岩相同的表面形态)，因此该模拟材料在完全固化后，还应具有较高的强度。
[0023]本发明的有益效果主要表现在:(I)采用一种类似于有机硅胶的模拟材料，原材料的质量较轻，加工方便；(2)模拟材料制作方便，只需在室内就可进行；(3)可做大量的重复模型。(4)模拟材料不会破坏岩石的表面，但能较好的模拟岩石的表面形态；(5)模拟材料具有一定强度的弹性系数，在脱落时表面形态不发生改变；(6)模拟材料有硬化的过程，在未完成硬化前，将其脱离原岩表面，在完全硬化后，其强度高，可以以其作为模型试件制作的底面模板。(7)应用广泛。
【具体实施方式】
[0024]下面对本发明作进一步描述。
[0025]实施例1
[0026]一种野外大尺度岩石模拟结构面表面的材料，包括聚硅氧烷，交联剂、填料、增塑剂、偶联剂和催化剂，各个原料组份的重量百分比为:聚硅氧烷20 - 30% ;交联剂:8 -11% ;填料:6 — 10% ;增塑剂:45 - 60% ;偶联剂:3-5% ;催化剂:0.1 - 0.5%0
[0027]优选地，所述填料为气相二氧化硅或碳酸钙；
[0028]优选地，所述增塑剂为二甲基硅油；
[0029]优选地，所述催化剂为二丁基二月硅酸锡；
[0030]优选地，所述交联剂为甲基硅烷或氨基硅烷。
[0031]偶联剂为娃烧偶联剂。
[0032]聚硅氧烷，交联剂、填料、增塑剂、偶联剂为原料，在催化剂的作用下，搅拌混合而成，制成模拟材料
[0033]本实施例中，各个原料组份的重量百分比:
[0034]聚硅氧烷25% ;交联剂:9.5% ;填料:8% ;增塑剂:52% ;偶联剂5% ;催化剂:0.
[0035]有本发明制备的模拟材料经验算，性能如下:外观为半透明，下垂度为0，挤出度为180g/min，硬度为20A，拉伸强度达到1.8MPa，伸长率为390%，剪切强度达到1.6MPa。
[0036]实施例2
[0037]本实施例中，各个原料组份的重量百分比为:聚硅氧烷20% ;交联剂:9% ;填料:10% ;增塑剂:56% ;偶联剂4.5% ;催化剂:0.5%o
[0038]本实施例的其他方案与实施例1相同。
[0039]实施例3
[0040]本实施例中，各个原料组份的重量百分比为:聚硅氧烷30% ;交联剂;填料:9% ;增塑剂:46% ;偶联剂3.8% ;催化剂:0.2%。
[0041]本实施例的其他方案与实施例1相同。
[0042]实施例4
[0043]本实施例中，各个原料组份的重量百分比为:聚硅氧烷30% ;交联剂;填料:10% ;增塑剂:45% ;偶联剂3.9% ;催化剂:0.1%ο
[0044]本实施例的其他方案与实施例1相同。
[0045]实施例5
[0046]本实施例中，各个原料组份的重量百分比为:聚硅氧烷20% ;交联剂:8% ;填料:8.6% ;增塑剂:60% ;偶联剂3% ;催化剂:0.4%。